Question

【题目】钛对于酸、碱具有较强的耐腐蚀性，密度小，比强度高。已成为化工生产中重要的材料。回答下列问题：

（1）基态钛原子的价电子排布式为______________，其原子核外未成对电子有_____个。金属钛晶胞如图所示，晶胞参数为a=b=295.08pm，c=468.55pm，α=β=90°，γ=120°。金属钛为____堆积（填堆积方式），其中钛原子的配位数为________。

（2）用熔融的镁在氩气中还原TiCl4可得到多空的海绵钛。已知TiCl4在通常情况下是无色液体，熔点为-23℃，沸点为136℃，可知TiCl4为______晶体。

（3）通过X-射线探明KCl、CaO、TiN晶体与NaCl晶体结构相似，且知两种离子晶体的晶格能数据如下：

离子晶体	KCl	CaO
晶格能（kJ/mol）	715	3401

解释KCl晶格能小于CaO的原因_________________________。

钛可与C、N、O等元素形成二元化合物。C、N、O元素的电负性由大到小的顺序是________。

（4）钙钛矿晶体的结构如图所示。晶体的化学式为___________。

晶胞中的原子可用x、y、z组成的三数组来表达它在晶胞中的位置，称为原子坐标。已知原子坐标为A（0，0，0）；B（0，1/2，0）；则Ca离子的原子坐标为_____________。

Answer 1

【答案】 3d24s2 2 六方最密 12 分子 KCl、CaO均形成的是离子晶体，而K+半径大于Ca2+，K+电荷量小于Ca2+的、Cl—半径大于O2—，Cl—电荷量小于O2—的；故KCl晶格能小于CaO的晶格能 O＞N＞C CaTiO3 (， ， )

【解析】(1)钛原子的核电荷数为22，其电子排布式为[Ar]3d24s2 ，价电子排布式为3d24s2，其原子核外d轨道未成对电子有2个。如图所示，金属钛为六方最密堆积，其中钛原子的配位数为12；

(2)TiCl4在通常情况下是无色液体，熔点为-37℃，沸点为136℃；，由此可判断 TiCl4是由共价键结合的分子，晶体类型属于分子晶体；

(3)KCl、CaO均形成的是离子晶体，而K+半径大于Ca2+，K+电荷量小于Ca2+的、Cl—半径大于O2—，Cl—电荷量小于O2—的；故KCl晶格能小于CaO的晶格能；非金属性越强电负性越大，C、N、O三元素非金属性强弱顺序为O＞N＞C，则电负性由大到小的顺序是O＞N＞C；

(4)这个晶胞对位于顶点上的每个钛原子占有的份额为，所以，它单独占有的钛原子个数为8×=1个；它对位于棱上的每个氧原子占有的份额为，所以，它单独占有的氧原子个数为12×=3个；它全部拥有体内的那一个钙原子，所以，该晶胞中单独占有的钛原子、氧原子和钙原子的个数分别为：1、3、1；所以，该化合物的化学式为CaTiO3。Ca为晶胞立体晶体的中心，则Ca离子的原子坐标为(， ， )。